ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG ASRS

Luận Văn Group hỗ trợ viết luận văn thạc sĩ,chuyên đề,khóa luận tốt nghiệp, báo cáo thực
tập, Assignment, Essay
Zalo/Sdt 0967 538 624/ 0886 091 915 Website:lamluanvan.net
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 2
_____________
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - MÁY TÍNH
HỆ CHÍNH QUY
NIÊN KHÓA: 2013-2018
Đề tài: THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG AS/RS
Mã số đề tài: 18- N13DCDT115
Sinh viên thực hiện: Dương Anh Tuấn
MSSV: N13DCDT115
Lớp : D13CQKD02 – N
GVHD: TS. Chung Tấn Lâm
Tháng 12

TP. HCM – 2017
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 2
_____________
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - MÁY TÍNH
HỆ CHÍNH QUY
NIÊN KHÓA: 2013-2018
Đề tài: THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHO HÀNG TỰ ĐỘNG AS/RS
Mã số đề tài: 18- N13DCDT115
NỘI DUNG:
- CHƯƠNG I:
- CHƯƠNG II:
- CHƯƠNG III:
- CHƯƠNG IV:
Sinh viên thực hiện: Dương Anh Tuấn
MSSV: N13DCDT115
Lớp : D13CQKD02 – N
GVHD: TS. Chung Tấn Lâm
Tháng 12
TP. HCM – 2017

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản
thân, còn có sự hỗ trợ rất lớn từ Thầy cô và bạn bè.
Qua đây, em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến:
● Quý Thầy cô tại Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông (Cơ sở tại
TPHCM), đặc biệt là các Thầy cô khoa Điện – Điện tử 2 đã trang bị cho em kiến thức
nền tảng khá vững chắc để hoàn thành đồ án cũng như làm việc sau này.
● Thầy Chung Tấn Lâm , là người đã cho em ý tưởng về đề tài, đã hướng
dẫn tận tình giúp đỡ và chỉ dẫn cho em trong suốt thời gian hoàn thành đồ án tốt
nghiệp.
● Các bạn lớp D13CQKD01 đã giúp đỡ, động viên trong suốt quá trình
thực hiện đồ án này.
Mặc dù trong đồ án này em đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành nhưng cũng
không tránh khỏi sự sai sót, kính mong Thầy cô, các bạn đóng góp ý kiến để đồ án
hoàn thiện tốt hơn.
Cuối cùng chúng em xin gửi lời chúc đến quý Thầy cô và các bạn thật nhiều sức
khỏe và thành công trong cuộc sống.
Em xin chân thành cảm ơn!
TPHCM, ngày 12 tháng 12 năm
2017
Sinh viên thực hiện
Dương Anh Tuấn

i

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1 : HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG AS/RS ............................................ 2
1.1 Khái niệm:............................................................................................................................................. 2
1.2 Cấu tạo của hệ thống kho hàng tự động: ................................................................................. 2
1.2.1 Trạm điều khiển......................................................................................................................... 2
1.2.2 Hệ thống băng tải hàng ........................................................................................................... 4
1.2.3 Robot vận chuyển hàng. ......................................................................................................... 5
1.2.4 Hệ thống kho chứa.................................................................................................................... 6
1.2.5 Hệ thống cảm biến và đo lượng hàng hóa...................................................................... 6
1.2.6 Hệ thống phụ kiện và pallet .................................................................................................. 8
1.3 Nguyên lý hoạt động chung của một hệ thống AS/RS có trạm điều khiển.............. 8
1.4 Phân loại hệ thống AS/RS.............................................................................................................. 9
1.4.1 Hệ thống AS/RS cho “tải nhỏ” (AS/RS Mini Load).................................................. 9
1.4.2 Hệ thống AS/RS Unit Load ............................................................................................... 10
1.5 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống AS/RS................................................................... 11
1.5.1 Ưu điểm ...................................................................................................................................... 11
1.5.2 Nhược điểm............................................................................................................................... 11
1.6 Ứng dụng của hệ thống trong thực tế. ................................................................................... 11
1.6.1 Trong hệ thống chứa rượu bia: ......................................................................................... 11
1.6.2 Trong thư viện.......................................................................................................................... 12
1.6.3 Trong lĩnh vực hàng không:............................................................................................... 13
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ S7-1200 và TIA PORTAL............................................ 15
2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC ............................................................................................................... 15
2.1.1 Khái niệm................................................................................................................................... 15
ii

2.1.2 Cấu trúc của PLC.................................................................................................................... 15
2.1.3 Hoạt động của một PLC ...................................................................................................... 16
2.2 PLC S7 – 1200................................................................................................................................. 17
2.2.1 Giới thiệu PLC S7 1200...................................................................................................... 17
2.2.2 CPU PLC S7 1200 ................................................................................................................. 18
2.2.3 Các Module mở rộng ............................................................................................................ 21
2.3 Giới thiệu TIA PORTAL............................................................................................................. 24
2.3.1 Ngôn ngữ lập trình PLC S7-1200.................................................................................... 25
2.3.2 Kết nối CPU qua giao thức TCP/IP................................................................................ 25
2.3.3 Làm việc với một trạm PLC .............................................................................................. 27
2.3.4 Các tập lệnh cơ bản trong TIA Portal............................................................................ 34
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KHO HÀNG VÀ SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN
HỆ THỐNG NHÀ KHO....................................................................................................................... 42
3.1 Cấu trúc kho...................................................................................................................................... 42
3.1.1 Yêu cầu:...................................................................................................................................... 42
3.1.2 Thiết kế kho .............................................................................................................................. 42
3.2 Mã hóa cấu trúc kho ...................................................................................................................... 43
3.3 Giám sát hệ thống qua màn hình WinCC V7.4................................................................. 44
3.2.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu........................................................................................................ 44
3.2.2 Chi tiết lưu trong kho: .......................................................................................................... 46
3.2.3 Chi tiết vị trí lưu :................................................................................................................... 46
3.2.4 Chi tiết về nhà cung cấp :.................................................................................................... 46
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ................................. 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................... 53
iii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Hình ảnh tổng quan của một kho bãi lưu trữ và phân phối hàng......................... 2
Hình 1.2: Đưa hàng vào trạm input........................................................................................................ 3
Hình 1.3: Đọc mã vạch................................................................................................................................ 3
Hình 1.4: Trạm điều khiển điển hình .................................................................................................... 3
Hình 1.5: Băng tải con lăn điển hình dùng trong nhà kho........................................................... 4
Hình 1.6: Băng tải cao su điển hình dùng trong nhà kho............................................................. 5
Hình 1.7: Tổng quan robot nâng chuyển............................................................................................. 5
Hình 1.8: Cảm biến phản hồi và gương phản xạ.............................................................................. 7
Hình 1.9: Kiểm tra chiều dài..................................................................................................................... 7
Hình 1.10: Kiểm tra độ cao ....................................................................................................................... 7
Hình 1.11: Kiểm tra độ cao ....................................................................................................................... 8
Hình 1.12: Các dạng khay và pallet....................................................................................................... 8
Hình 1.13: AS/RS Mini Load................................................................................................................... 9
Hình 1.14: AS/RS Unit Load................................................................................................................. 10
Hình 1.15: Tải có kích thước lớn......................................................................................................... 10
Hình 1.16: Hệ thống AS/RS chứa Bia............................................................................................... 12
Hình 1.17: Hệ thống BARN - Hình 1.18: Kho chứa sách......................................................... 12
Hình 1.19: Kệ chứa khoảng 200-250 quyền sách......................................................................... 13
Hình 1.20: Hệ thống Mini Load AS/RS của hãng NorthWest Airline................................ 13
Hình 1.21: Khay đựng chia làm 48 ô chứa...................................................................................... 14
Hình 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình ............................................................ 16
Hình 2.2: Một vòng quét của PLC...................................................................................................... 17
Hình 2.3: PLC S7-1200 - HIM - TIA Portal................................................................................... 18
Hình 2.4: Các Module PLC và kết nối truyền thông PLC S7 1200...................................... 18
iv

Hình 2.5: Thông số kĩ thuật của các loại CPU S7 1200 ............................................................ 19
Hình 2.6: PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC........................................................................ 20
Hình 2.7: Hình dạng bên ngoài của PLC S7-1200....................................................................... 20
Hình 2.8: Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/RLY ................................................................... 21
Hình 2.8: Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC ...................................................................... 21
Hình 2.9: Board tín hiệu – SB............................................................................................................... 22
Hình 2.10: Module mở rộng tín hiệu vào ra số.............................................................................. 22
Hình 2.11: Module Analog..................................................................................................................... 22
Hình 2.12: Module truyền thông.......................................................................................................... 23
Hình 2.13: Module nguồn....................................................................................................................... 23
Hình 2.14: Module Switch...................................................................................................................... 23
Hình 2.15: Thẻ nhớ trong PLC S7 1200........................................................................................... 24
Hình 2.16: Thông số kĩ thuật các module ........................................................................................ 24
Hình 2.17: Ngôn ngữ LAD..................................................................................................................... 25
Hình 2.18: Ngôn ngữ FBD ..................................................................................................................... 25
Hình 2.19: Cài đặt IP cho máy tính..................................................................................................... 26
Hình 2.20: Cài IP cho PLC S7 1200................................................................................................... 26
Hình 2.21: Kết nối giữa PLC và máy tính ....................................................................................... 27
Hình 2.22: Tạo project trên TIA Portal............................................................................................. 27
Hình 2.23: CấuHình thiết bị................................................................................................................... 28
Hình 2.24: Chọn tìm loại PLC .............................................................................................................. 29
Hình 2.25: Chọn giao diện kết nối với PLC.................................................................................... 29
Hình 2.26: Phát hiện loại PLC kết nối............................................................................................... 30
Hình 2.27: Kết nối với PLC thành công ........................................................................................... 30
Hình 2.28: Chọn loại PLC muốn kết nối.......................................................................................... 31
v

Hình 2.29: Cài đặt IP cho PLC ............................................................................................................. 31
Hình 2.30: Giao diện viết chương trình điều khiển ..................................................................... 32
Hình 2.31: Dowload chương trình xuống PLC.............................................................................. 32
Hình 2.32: Chọn kết nối........................................................................................................................... 33
Hình 2.33: Kết thúc giao diện dowload ............................................................................................ 33
Hình 2.34: Giao diện giám sát chương trình................................................................................... 34
Hình 3.1: Hình ảnh tổng quan của hệ thống kho hàng dung phần mềm Fatory IO....... 42
Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc kho của một Robot AS/RS.................................................................. 43
Hình 3.3: Sơ đồ cấu trúc kho của một Robot AS/RS.................................................................. 43
Hình 3.4: Mã vạch điển hình ................................................................................................................. 44
Hình 3.5: Đăng nhập vào hệ thống của kho hàng......................................................................... 45
Hình 3.6: Hệ thống phát cảnh báo khi người dùng đăng nhập vào hệ thống sai............. 45
Hình 3.7: Hệ thống mở ra màn hình làm việc khi người dùng đăng nhập đúng............. 46
vi

LỜI MỞ ĐẦU
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật công nghệ cao nhanh chóng làm
cho công nghiệp hóa hiện đại hóa ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong đời sống xã
hội của con người. Tự động hóa cao, song song với việc sử dụng một cách triệt để
nguồn năng lượng và ứng dụng tự động hóa giúp giảm nhân công lao động để tăng
năng suất lao động làm việc, sản xuất theo quy mô lớn, tiết kiệm nhiều chi phí trong
sản xuất, hoạt động sản xuất buôn bán một cách chính xác nhất và nhanh nhất, cải
thiện nhu cầu sống của con người.
Hệ thống lưu trữ và xuất kho tự động là một ví dụ điển hình, hệ thống được xây
dựng kiên cố nhưng dễ tháo dỡ khi cần di chuyển. Hệ thống này được sử dụng chủ yếu
trong những ứng dụng lưu trữ lượng hàng hóa lớn mà không gian lại giới hạn, những
hoạt động chế tạo và phân phối để đảm bảo quá trình luôn chuyển vật liệu trong giai
đoạn sản xuất thật chính xác và nhanh nhất. Phần lớn hệ thống hoạt động trong chế độ
hoàn toàn tự động, ít có sự tham gia con người trong quá trình quản lý nguyên vật liệu
hàng hóa, ngoại trừ công tác ở trạm điều khiển.
Sau hơn một tháng được sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn, đến nay đề
tài của em cơ bản đã hoàn thành. Do đề tài quá lớn đối với em và khả năng tài chính có
hạn nên em không thể làm mô hình thực tế, thay vào đó em dùng phiên bản miễn phí
dùng thử 30 ngày của phần mềm Factory IO để mô tả một hệ thống nhà kho thực tế,
cùng với việc chỉ dùng một máy quét mã vạch nên trong đề tài này em chỉ dừng ở việc
nghiên cứu tổng quan về hệ thống AS/RS cũng như về PLC, lập trình điều khiển mô
phỏng một hệ thống giả định thành một mô hình thật giống với thực tế.
.

SVTH: DƯƠNG ANH TUẤN LỚP: D13CQKD02-N 1

CHƯƠNG 1 : HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG AS/RS
1.1 Khái niệm:
Hệ thống AS/RS (Automated Store & Retrieval System) là hệ thống lưu trữ và
lấy hàng tự động có công nghệ hiện đại nhất được sử dụng trong các nhà kho hoàn
toàn tự động. Hệ thống này được sử dụng chủ yếu trong những ứng dụng lưu trữ lượng
hàng hóa lớn mà không gian lại giới hạn, những hoạt động chế tạo và phân phối để
đảm bảo quá trình luôn chuyển vật liệu trong giai đoạn sản xuất thật chính xác và
nhanh nhất, sử dụng cho những nhà phân phối cấp 1 nhằm cung cấp hàng hóa nhanh
gọn, lưu trữ được lượng hàng lớn. Phần lớn hệ thống hoạt động trong chế độ hoàn toàn
tự động, ít có sự tham gia con người trong quá trình quản lý nguyên vật liệu hàng hóa,
ngoại trừ công tác ở trạm điều khiển để quét mã vạch nhập và xuất hàng.
Hình 1.1: Hình ảnh tổng quan của một kho bãi lưu trữ và phân phối hàng.
1.2 Cấu tạo của hệ thống kho hàng tự động:
1.2.1 Trạm điều khiển.
Trước khi hàng được nhập vào kho, một bộ phận nhân viên sẽ có nhiệm vụ nhập
dữ liệu về các loại hàng hóa lên cơ sở dữ liệu của nhà máy. Tất cả hàng hóa được quản
lý qua phần mềm và giám sát qua dữ liệu nhập xuất trong kho như thế nào.
Sau khi hàng hóa được nhập dữ liệu và được gán giá trị ô kệ thông qua mã vạch
thì hàng được chuyển vào hệ thống băng tải để lưu kho.

Tại đây hàng sẽ qua một trạm điều khiển, người vận hàng trạm sẽ dùng Barcode
để quét mã vạch của gói hàng, nhằm kiểm tra lại thông tin trên phần mềm và thực tế để
phát hiện kịp thời và báo cáo sự cố về bộ phận nhập dữ liệu, mặt khác tại trạm này sẽ
phân loại hàng hóa vào mỗi kho khác nhau.
Hình 1.2: Đưa hàng vào trạm input
Hình 1.3: Đọc mã vạch
Hình 1.4: Trạm điều khiển điển hình

SVTH: DƯƠNG ANH TUẤNLỚP: D13CQKD02-N 3

1.2.2 Hệ thống băng tải hàng
Sau khi hàng được kiểm tra tại trạm điều khiển, nếu đúng, hàng hóa sẽ được hệ
thống bắng tải của nhà máy vận chuyển hàng vào đúng vị trí ROBOT. Tại đó hàng sẽ
được đưa vào đúng vị trí ô kệ và dãy hàng như trong phần mềm đã được định danh cho
hàng hóa đó.
Hệ thống băng tải của nhà máy có rất nhiều loại khác nhau, tùy mục đích sử dụng
và tùy loại hàng hóa mà người dùng có thể áp dụng loại băng tải cho phù hợp. Cơ bản
thì một nhà kho tự động sẽ có 2 loại băng tải điển hình là băng tải con lăn và băng tải
cao su.
• Băng tải con lăn
• Băng tải con lăn là hệ thống băng tải gồm những con lăn được bố trí trên các
giá dựng đứng dùng trong công nghiệp tải nặng hoặc sử dụng trong các kho
chứa các hộp sản phẩm, hệ thống giá con lăn thuận tiện cho viêc đặt giỡ các
thùng hàng.
• Băng tải con lăn có các loại đề bạn lựa chọn như:
• - Băng tải con lăn nhựa
• - Băng tải con lăn nhựa PVC :
• - Băng tải con lăn thép mạ kẽm
• - Băng tải con lăn truyền động bằng motor
Hình 1.5: Băng tải con lăn điển hình dùng trong nhà kho
• Băng tải cuốn cao su
Hệ thống băng chuyền bằng băng tải cuốn cao su là một hệ thống vận chuyển
nguyên liệu mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất so với các hệ thống cùng chức
năng. Hệ thống vận chuyển nguyên liệu bằng băng tải cuốn cao su có thể được
lắp đặt ở mọi địa hình, mọi khoảng cách và chủ yếu dùng trong công nghiệp
nhẹ, vận chuyển những sản phẩm nhẹ và yêu cầu di chuyển nhanh.

Hình 1.6: Băng tải cao su điển hình dùng trong nhà kho
1.2.3 Robot vận chuyển hàng.
Cấu trúc tổng quát một robot nâng chuyển:
• Bàn trượt
• Thiết bị nâng
• Hệ thống tủ điện điều khiển
• Hệ thống chuyển động trên thanh ray
Hình 1.7: Tổng quan robot nâng chuyển

 Bàn trượt:

Bàn trượt này di chuyển được theo 2 hướng ngược nhau với chỉ 1 động cơ điều
khiển,được sử dụng để đưa Pallet vào trong kho hoặc lấy Pallet ra khỏi kho .Vì
ta sử dụng Pallet để nâng hàng nên ta cần 2 bàn trượt đặt gần nhau trên bàn
nâng
 Bàn nâng:

Bàn nâng được sử dụng để đỡ bàn trượt,được kéo bởi cáp .Bàn nâng có hệ
thống thanh chắn để tránh việc Pallet bị văng ra ngoài.Cáp nối bàn nâng thông
qua con lăn của thanh đỡ thẳng đứng nối xuống động cơ phía dưới để kéo

 Hệ thống kéo theo phương thẳng đứng:

Tủ điện và động cơ kéo cáp được gắn liền với thanh trụ đứng.Tủ điện nhân tín
hiệu điều khiển thông qua đầu nhận tín hiệu từ trung tâm điều khiển
 Hệ thống chuyển động trên thanh ray:

Thanh trụ đứng được đỡ bởi bàn trượt trên thanh ray,bàn được gắn liền với con
lăn,và được định hướng bởi 2 con lăn hai bên.
1.2.4 Hệ thống kho chứa.
Mỗi robot hoạt động cùng với 2 dãy kệ hàng để tăng hiệu quả trong việc lưu trữ
kho. Kho chứa có rất nhiều kệ được lắp ghép với nhau và cách nhau bởi con Robot. Độ
cao và chiều dài kho chứa phụ thuộc vào khả năng và địa hình của người dùng.
Kho được thiết kế bằng thép chịu lực và các ô kệ được tính toán sao cho hợp lý với
pallet. Tùy vào mục đích sử dụng của người dùng mà có nhiều loại kho chứa khác
nhau như: kho chứa tải nặng có rảnh trượt dùng trong các công nghiệp nặng và diện
tích ít và mỗi ô kệ chứa rất nhiều đơn vị hàng hóa cùng loại với nhau do có thanh
trượt; kho chứa tải nặng không rảnh trượt dùng trong tải nặng như chứa pallet, các loại
thùng lớn mà mỗi ô kệ chỉ chứa một đơn vị hàng hóa.
1.2.5 Hệ thống cảm biến và đo lượng hàng hóa.
Là hệ thống các loại cảm biến để điều khiển hệ thống băng tải cũng như robot làm
việc một cách chính xác và liên kết với nhau, cùng với hệ thống định lượng hàng hóa
giúp xác định được các thông tin cần thiết về gói hàng mà cần lưu trữ. Từ đó giúp
người dùng truy xuất hàn hóa một cách nhanh nhất và chính xác nhất.
Như trong đề tài này sử dụng loại mô hình cảm biến phản hồi và gương phản xạ.
Không giống như các cảm biến khác, cảm biến phản xạ đòi hỏi một phản xạ để hoạt
động bình thường, nó phải được căn chỉnh với phản xạ. Nó được trang bị hai đèn LED
cho thấy sự liên kết chính xác (màu xanh lá cây) và trạng thái phát hiện (màu vàng).

• LED Xanh: phù hợp với phản xạ
• Đèn LED màu vàng: chùm ánh sáng không bị gián đoạn
• Vật liệu phát hiện: chất rắn
• Phạm vi dò: 0 - 6 m
Hình 1.8: Cảm biến phản hồi và gương phản xạ
• Kiểm tra kích thước,khối lượng tại trạm P&D trước khi Robot lấy hàng đi
Hình 1.9: Kiểm tra chiều dài
Hình 1.10: Kiểm tra độ cao

Hình 1.11: Kiểm tra độ cao
Các dữ liệu này sau đó sẽ đucợ lưu vào hệ thống máy tính để truy nhập hàng.
1.2.6 Hệ thống phụ kiện và pallet.
Khay đựng sản phẩm:
Có nhiều dạng khay đựng khác nhau như :Thùng chứa,pallet ,…với hình dạng
và kích thước khác nhau đáp ứng được nhu cầu đa dạng của việc đựng sản phẩm.
a)Container b)Tote c)Pallet d)Bin
Hình 1.12: Các dạng khay và pallet
1.3 Nguyên lý hoạt động chung của một hệ thống AS/RS có trạm điều khiển
• Nhập kho:
Sau khi hàng được nhập trên phần mềm và được đưa tới kho thì sẽ qua trạm
điều khiển.
Tại đây, người vận hành tiến hành quét mã vạch được in trên kiện hàng để xác
định kiện hàng đó được nhập vào kho nào, cất vào ô kệ nào.
Sau khi quét mã vạch, hệ thống sẽ điều khiển kiện hàng bằng các hệ thống băng
tải để đưa kiện hàng vào vị trí Robot lấy hàng.

Khi kiện hàng đã tới vị trí của robot thì robot tiến hành lấy hàng và đem cất vào
đúng vị trí ô kệ của kiện hàng đó.
• Xuất kho:
Khi lấy hàng ra khỏi kho, người dùng cần quét mã hàng vào phần mềm, hẹ
thống máy tính nhận lệnh và điều kiển Robot đến vị trí đó lấy hàng.
Sau khi lấy xong Robot đem lại hệ thống băng tải để vận chuyển hàng ra trạm.
tại trạm người dùng quét Barcode một lần nữa xem kiện hàng đúng hay sai để
kịp thới sửa chữa và nếu đúng xuất kho.
1.4 Phân loại hệ thống AS/RS
1.4.1 Hệ thống AS/RS cho “tải nhỏ” (AS/RS Mini Load)
Hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động Mini-load của Mini-load AS / RS cung
cấp khả năng lưu trữ và truy xuất nhanh chóng và hiệu quả cho các thùng chứa, khay,
thùng đựng. Tốc độ cao của nó đảm bảo cung cấp hàng tồn kho kịp thời cho cả hai yêu
cầu là đơn đặt hàng và hoạt động sản xuất trong nhà máy.
Hình 1.13: AS/RS Mini Load
• Cho phép ta chứa nhiều vật liệu hơn trong không gian nhỏ
• AS/RS được thiết kế bởi những hợp kim nhẹ và cứng để giảm chi phí cài
đặt,bảo dưỡng,và hoạt động
• Được sử dụng chủ yếu đối với kho nhỏ và trung bình thường kết hợp với các
kệ khác (carousel,shelf)
• Cần cẩu xếp dỡ nhỏ di chuyển một cách nhanh chóng và chính xác để xử lý
thông lượng cho việc chọn hoặc sản xuất hàng loạt.
• Mẫu xe nâng mini-load mới khá nhẹ, sử dụng động cơ cũng nhỏ hơn, giảm
tiêu thụ điện.

1.4.2 Hệ thống AS/RS Unit Load
Hình 1.14: AS/RS Unit Load
• Hệ thống được thiết kế để lưu trữ một loại hàng hóa với mật độ lưu trữ rất lớn
• Hệ thống này được xây dựng đầu tiên vào những năm 1960 thì rất
nặng,chậm,và phức tạp trong phân phối.Ngày nay yếu tố tin cậy,tốc độ,hiệu quả cho
chi phí là những nhân tố hàng đầu khi xem xét
• Ưu điểm:
1. Điều khiển: Hệ thống giao diện thân thiện với manHình “Touch screen”.Hệ
thống này cũng quản lý toàn bộ quá trình hoạt động,quá trình bảo trì,phát
hiện lỗi .Đồng thời đưa ra những giải pháp để khắc phục lỗi
2. “Single or Double Shuttle”:Nhanh,chính xác,đảm bảo yêu cầu về không
gian
3. Trạm làm việc:Có thể bố trí ở cuối của đường ray hay dọc theo đường ray
4. Dễ dàng bảo trì do thiết kế dạng module
5. Thiết bị an toàn: cáp giảm tải nâng,hàng rào bảo vệ,thiết bị kiểm tra kích
thước,khối lượng
6. Tải đặc biệt:AS/RS Unit Load có thể chứa những tải có khối lượng lớn và
cồng kềnh
a) b)
Hình 1.15: Tải có kích thước lớn

1.5Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống AS/RS
1.5.1 Ưu điểm
• Quá trình lưu và lấy hàng hóa nhanh, chính xác, giảm thời gian chờ đợi hay
thời gian tìm kiếm hàng hóa.
• Tiết kiệm được không gian lưu trữ và mở rộng kho lưu trữ một cách dễ dàng
• Tránh được lỗi trùng và thiếu sót do sắp xếp, thống kê của hệ thống lưu kho
trước đây
• Hoạt động liên lục 24/24
• Cắt giảm chi phí nhân công, chi phí chiếu sáng
• Tăng hiệu quả quá trình sản xuất và nâng cao khả năng đáp ứng nhu cầu
khách hàng
• Hệ thống phần mềm quản lý dữ liệu rất chuyên nghiệp, độ chính xác trong
quá trính xuất và nhập hàng gần như tuyệt đối 100%
• Mức tồn kho giảm, theo dõi hàng tồn kho chính xác hơn so với thủ công.
1.5.2 Nhược điểm
• Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống là khá cao
• Không có môHình chung cho tất cả các doanh nghiệp (vì đặc thù sản phầm
và nhu cầu khác nhau nên thiết kế sẽ không giống nhau)
• Khi hệ thống cần bảo trì hay sửa chữa thì toàn bộ hoạt động sản xuất sẽ gặp
trở ngại.
1.6Ứng dụng của hệ thống trong thực tế.
1.6.1 Trong hệ thống chứa rượu bia:
Có thể đảm bảo yêu cầu đỉnh điểm vào dịp lễ hội
• Gia tăng khả năng chứa mà không cần thêm công nhân
• Giảm được sự ùn tắc trong hệ thống
• Tránh sự hư hại sản phẩm
• Không gian làm việc an toàn
• Không có sự gián đoạn trong quá trình vận hành
• Dễ dàng phát triển thêm khả năng lưu trữ
• Giảm chi phí thuê mặt bằng lưu kho
• Ví dụ:
• ‘‘Utah Department of Alcoholic Beverage Control” với hệ thống kho hàng
lưu trữ có 6160 ô chứa,5 đường ray cho hệ thống “Unit Load AS/RS” với độ cao hơn
30 mét,sử dụng phần mềm điều khiển Warehouse Rx® WMS:

Hình 1.16: Hệ thống AS/RS chứa Bia
1.6.2 Trong thư viện
• Gia tăng khả năng lưu trữ
• Đảm bảo khả năng tổ chức sách theo dạng Catalog
• Hệ thống mở rộng đáp ứng nhu cầu trong tương lai
• Khả năng lấy sách nhanh và chính xác.
• Ví dụ :
• “Utah State University Library” sử dụng BARN ( Borrower’s Automated
Retrieval Network) là một hệ thống AS/RS được thiết kế và xây dựng bởi
Daifuku America Corporation có khả năng chứa 1.5 triệu quyền sách và tạp
chí.Sử dụng hệ thống “Mini load AS/RS” với 4 đường ray,hệ thống phần mềm
quản lý lưu kho tích hợp. Khi người đọc muốn lấy một quyền sách thì gửi yêu
cầu họ qua hệ thống BARN ,sau đó nếu tài liệu họ yêu cầu còn ở trạng thái
“available to pick up” thì hệ thống sẽ đưa ra một kệ chứa khoảng 200-250
quyển sách để chọn lựa
Hình 1.17: Hệ thống BARN Hình 1.18: Kho chứa sách

Hình 1.19: Kệ chứa khoảng 200-250 quyền sách
1.6.3 Trong lĩnh vực hàng không:
Vấn đề lưu trữ phụ tùng của máy bay là rất quan trọng vì khi có sự trục trặc kỹ
thuật liên quan đến máy bay ,cần phải có hệ thống thay thế thiết bị nhanh chóng và
chính xác để đảm bảo về mặt thời gian cho chuyến bay.
Giảm thời gian lấy hàng
Giảm thời gian giao hàng khoảng 20%
Chính xác gần như 100%
Có thể mở rộng hơn nữa khả năng lưu trữ
Môi trường làm việc rất thuận lợi cho nhân viên quản lý kho
Ví dụ : Một trong những hãng hàng không sử dụng hệ thống AS/RS là
NorthWest Airline tại Minneapolis
+) Thời gian lấy hàng giảm xuống hơn 60% với khoảng 32000 thiết bị /tháng.
+) Hệ thống “Mini-Load AS/RS” với 3 đường ray có khoảng 7000 chỗ chứa
+) Trạm làm việc tiện lợi với các băng tảiHình chữ V (nhân viên không phải di
chuyển nhiều,các thao tác nằm trong phạm vi có thề thực hiện dễ dàng)
Hình 1.20: Hệ thống Mini Load AS/RS của hãng NorthWest Airline

+) Phần mềm điều khiển thời gian thực liên kết với máy chủ củaNorthWest,
hơn 1000 mét vuông có thề mở rộng.
+) Các khay chứa đồ được phân ra làm 48 phần để tối đa hóa không gian chứa
Hình 1.21: Khay đựng chia làm 48 ô chứa
Ngoài ra còn có những ứng dụng khác như: hàng thực phẩm, các loại thư từ, hàng dệt
may, công nghiệp điện tử,…

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ S7-1200 và TIA PORTAL
2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC
2.1.1 Khái niệm
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển lập trình được (khả
trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn
ngữ lập trình.
PLC được chế tạo ra nhằm thay thế và khắc phục nhược điểm của các phần
cứng Relay dây nối và đang ngày càng phát triển với nhiều dòng PLC có dung lượng
bộ nhớ lớn, số lượng ngõ vào/ra nhiều hơn. Các hãng sản xuất PLC trên thế giới hiện
nay như Siemens, Mitsubishi, Allen-Bradley, Omron, Delta,…
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển
bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :
Lập trình dể dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học.
Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản, sửa chữa.
Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.
Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.
Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng, các
Module mở rộng.
Giá cả có thể cạnh tranh được.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình
điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được
xác định bởi một chương trình. Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC,
PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay
đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi chương trình
bên trong bộ nhớ của PLC.
Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà
không cần một sự can thiệp vật lý nào so với sử dụng các bộ dây nối hay relay.
2.1.2 Cấu trúc của PLC
Một hệ thống điều khiển lập trình cơ bản phải gồm có các khối:
+ Khối nguồn cung cấp : biến đổi điện áp lưới (220V ) thành điện áp thấp hơn
cung cấp cho các khối của PLC. Điện áp này là 24VDC.
+ Khối xử lýtrung tâm CPU (Central Processing Unit) : chứa bộ vi xử lí, hệ
điều hành, bộ nhớ, bộ thời gian, bộ đếm ...
+ Khối hệ thống giao tiếp vào/ra (I/ O) : kết nối với các thiết bị chuyển đổi tín
hiệu đưa vào CPU / đưa tín hiệu xử lí từ CPU đến ngõ ra cung cấp cho các đối tượng
điều khiển

Hình 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình
2.1.3 Hoạt động của một PLC
Đầu tiên, hệ thống các cổng vào/ra (còn gọi là các Module xuất /nhập) dùng để
đưa các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU (như các sensor, công tắc, tín hiệu từ
động cơ…). Sau khi nhận được tín hiệu ở ngõ vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu
điều khiển qua Module xuất ra các thiết bị được điều khiển.
Trong suốt quá trình hoạt động, CPU đọc hoặc quét (scan) dữ liệu hoặc trạng
thái của thiết bị ngoại vi thông qua ngõ vào, sau đó thực hiện các chương trình trong
bộ nhớ như sau: một bộ đếm chương trình sẽ nhặt lệnh từ bộ nhớ chương trình đưa ra
thanh ghi lệnh để thi hành. Sau khi thực hiện xong chương trình, CPU sẽ gửi hoặc cập
nhật (Update) tín hiệu tới các thiết bị, được thực hiện thông qua module xuất. Một chu
kỳ gồm đọc tín hiệu ở ngõ vào, thực hiện chương trình và gửi cập nhật tín hiệu ở ngõ
ra được gọi là một chu kỳ quét (Scanning).Vòng quét kết thúc bằng giai đoạn truyền
thông và kiểm tra lỗi

Hình 2.2: Một vòng quét của PLC.
Thường việc thực thi một vòng quét xảy ra với một thời gian rất ngắn, một vòng
quét đơn (single scan) có thời gian thực hiện một vòng quét từ 1ms tới 100ms. Việc
thực hiện một chu kỳ quét dài hay ngắn còn phụ thuộc vào độ dài của chương trình và
cả mức độ giao tiếp giữa PLC với các thiết bị ngoại vi (mànHình hiển thị…).
Vi xử lý có thể đọc được tín hiệu ở ngõ vào chỉ khi nào tín hiệu này tác động
với khoảng thời gian lớn hơn một chu kỳ quét thì vi xử lý coi như không có tín hiệu
này. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, thường các hệ thống chấp hành “là các hệ thống
cơ khí nên có tốc độ quét như trên có thể đáp ứng được các chức năng của dây chuyền
sản xuất. Để khắc phục thời gian quét dài, ảnh hưởng đến chu trình sản xuất các nhà
thiết kế còn thiết kế hệ thống PLC cập nhật tức thời, các hệ thống này thường được áp
dụng cho các PLC lớn có số lượng I/O nhiều, truy cập và xử lý lượng thông tin lớn.
2.2 PLC S7 – 1200
2.2.1 Giới thiệu PLC S7 1200.
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm SIMATIC S7-1200 dùng để thay thế dần
cho SIMATIC S7-200. SIMATIC S7-1200 có những tính năng nổi trội như sau:
- Thiết kế nhỏ gọn dưới dạng từng module, chi phí thấp.
-Đơn giản trong cài đặt, lập trình và vận hành. Có thể sử dụng cho các nhiệm vụ
điều khiển đơn giản và phức tạp.
- Đa ứng dụng, có thể sử dụng như là một hệ thống đơn lẻ hoặc trong một mạng
với hệ thống phân phối.
- Có tính năng thời gian thực hết sức mạnh mẽ. Dễ dàng cho việc ứng dụng thời
gian thực cho hệ thống.
- Tính năng bảo mật quyền truy cập vào PLC và chương trình điều khiển

- Tích hợp cổng truyền thông Profinet, hỗ trợ chuẩn Ethernet tạo sự dễ dàng
trong kết nối.
Hình 2.3: PLC S7-1200 - HIM - TIA Portal
- Thiết kế theo các module, có thể kết nối với nhau để mở rộng thêm chức năng
Hình 2.4: Các Module PLC và kết nối truyền thông PLC S7 1200
2.2.2 CPU PLC S7 1200
Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ
chương trình khác nhau…. thích hợp với từng loại ứng dụng và đáp ứng được nhu cầu
của người dùng. PLC S7-1200 có các loại CPU sau:như 1211C, 1212C, 1214C, …

Các kiểu cấp nguồn cho CPU, đầu vào/ra là : AC/DC/RLY; DC/DC/DC;
DC/DC/RLY
Hình 2.5: Thông số kĩ thuật của các loại CPU S7 1200
• CPU 1214C DC/DC/DC
+ Có 6 bộ đếm tốc độ cao HSC dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường.
+ Có 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ, động cơ bước hay servo.
+ Có ngõ ra PWM điều chế độ rộng xung cho các ứng dụng điều khiển tốc độ
động cơ, valve, nhiệt độ.
+ Có 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số cho
bộ điều khiển (Autotuning).

Hình 2.6: PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC
Hình 2.7: Hình dạng bên ngoài của PLC S7-1200
Đèn báo trạng thái hoạt động trên PLC :
+ Run/Stop : đèn xanh/đèn vàng báo hiệu PLC đang hoạt động/dừng hoạt động.
+ Error : đèn đỏ báo lỗi.
+ Maint : đèn báo khi ta buộc địa chỉ nào đó lên 1.
+ Đèn báo Ix.x/Qx.x : báo trạng thái ngõ vào/ra.
• Sơ đồ đấu dây PLC 1214C DC/DC/DC

Hình 2.8: Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/RLY
Hình 2.8: Sơ đồ đấu dây CPU 1214C
DC/DC/DC 2.2.3 Các Module mở rộng
• Signal Boards - Board tín hiệu của PLC S7 1200
Board tín hiệu – một dạng module mở rộng tín hiệu vào/ra với số lượng tín hiệu
ít, giúp tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng yêu cầu mở rộng số lượng tín hiệu ít.
Gồm các board: SB 1223 DC/DC 2IN - 2OUT , SB 1232AQ 1AO x 12bit

Hình 2.9: Board tín hiệu – SB
• Module mở rộng tín hiệu số In / Out
Các module mở rộng tín hiệu vào/ra được gắn trực tiếp vào phía bên phải của
CPU. Với dải rộng các loại module tín hiệu vào/ra số, giúp linh hoạt trong sử dụng S7-
1200.
Hình 2.10: Module mở rộng tín hiệu vào ra số
• Module Analog
Mở rộng thêm các ngõ vào và ngõ ra Analog
Hình 2.11: Module Analog

• Module truyền thông
Giao tiếp với chuẩn RS 232 / RS 485. Các module này được gắn trực tiếp vào
phía bên trái của CPU
Hình 2.12: Module truyền thông
• Các module khác
- Module nguồn : Sử dụng module nguồn PM 1207 có các thông số: Input:
120/230V AC 50/60Hz, 1.2A/0.7A Output: 24V DC / 2.5A
Hình 2.13: Module nguồn
- Module CSM1277 - Switch : có 4 cổng cẳm RJ45, tốc độ 10/100Mb/s
Hình 2.14: Module Switch

- Thẻ nhớ: SIMATIC thẻ nhớ 2MB hoặc 24MB cho các chương trình lưu trữ dữ liệu
và thay thế CPU đơn giản để bảo trì
Hình 2.15: Thẻ nhớ trong PLC S7 1200
Hình 2.16: Thông số kĩ thuật các module
2.3 Giới thiệu TIA PORTAL
Năm 2009, Siemens giới thiệu PLC S7-1200 cùng với phần mềm lập trình Tia
Portal V10.5 tích hợp sẵn Step 7 Basic, lập trình cho PLC S7 – 1200 và Wincc Basic
lập trình cho dòng mànHình KTP.
Phần mềm Tia Portal Step 7 cung cấp một môi trường thân thiện với người dùng, từ
hiệu chỉnh, thư viện và bộ điều chỉnh logic cần thiết đến ứng dụng điều khiển. Từ năm
2010 – đến nay, Siemens không ngừng cả thiện và năng cấp phần mềm
Tia Portal V10.5 lên tới Tia Portal V13 . Hiện nay, phần mềm Tia Portal không
chỉ lập trình cho các bộ Controller mà còn có thể thiết kế giao diện HMI, SCADA và
cấuHình cho Driver của Siemens.

2.3.1 Ngôn ngữ lập trình PLC S7-1200
Với dòng sản phẩm PLC S7-1200 ứng dụng cho hệ thống nhỏ và vừa, Siemens
phát triển và ưu tiên hỗ trợ cho 3 ngôn ngữ lập trình chính là: LAD, FBD và SCL.
- LAD (LADDER): Đây là ngôn ngữ lập trình dựa theo sơ đồ mạch... Bao gồm
cột dọc biểu diễn nguồn điện logic cùng với các kí hiệu công tắc logic tạo thành một
nhánh mạch điện logic nằm ngang. Đơn giản, dễ hiểu, dễ chỉnh sửa và tiện lợi.
Hình 2.17: Ngôn ngữ LAD
- FBD (Function Block Diagram): Đây là ngôn ngữ lập trình dựa theo đại số
Boolean. Phương pháp này có cách biểu diễn các tiếp điểm ghép nối tiếp bằng các
cổng AND, các tiếp điểm ghép song song được thay thế bằng cổng OR, các tiếp điểm
thường đóng thì có cổng NOT.
Hình 2.18: Ngôn ngữ FBD
- SCL (Structure Language Control): Đây là ngôn ngữ lập trình theo dạng text
và là ngôn ngữ cấp cao sử dụng dựa trên nền Pascal phát triển. Ngôn ngữ lập trình
SCL có thể coi là ngôn ngữ hướng đối tượng cho PLC, vì nó gần gũi với tư duy của
người dùng.
2.3.2 Kết nối CPU qua giao thức TCP/IP
- Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC, PG hay Laptop, cần một kết nối
TCP/IP.
- Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là
các địa chỉ IP của cả hai thiết bị điều phải phù hợp với nhau.
- Các bước thiết lập IP cho máy tính:
Chọn Network connections/ Properties của kết nối mạng LAN (Start

→ Setting → System control → Network connections → Local Area
Connection → Properties) →Chọn “Properties” từ “Internet Protocol Version 4
(TCP/IPv4)” → Properties.
Thiết lập IP address và Subnet screen form nhưHình
Hình 2.19: Cài đặt IP cho máy tính
- Đặt địa chỉ IP cho PLC S7-1200
Hình 2.20: Cài IP cho PLC S7 1200

- Giao tiếp giữa máy tính và PLC
Do PLC có hỗ trợ sẵn dây cáp nối với máy tính nên ta chỉ cần nối PLC với máy
tính qua dây cáp.
Hình 2.21: Kết nối giữa PLC và máy tính
2.3.3 Làm việc với một trạm PLC
- Bước 1: Từ mànHình desktop nhấn đúp chọn biểu tượng Tia Portal V13
- Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án mới Đặt tên
project, chọn nơi lưu trữ, ghi chú thích Create.
Hình 2.22: Tạo project trên TIA Portal
- Bước 3: CấuHình cho thiết bị

First step Configure a device
Hình 2.23: CấuHình thiết bị
-Bước 4: Lựa chọn thiết bị sử dụng.
+ Trường hợp 1: Nếu chưa biết PLC đang sử dụng thuộc loại nào thì làm theo
cách sau
Vào Add new device ControllersUnspecified CPU 1200 6ES7
2XX-XXXXX-XXXXX, sau đó chọn loại Version muốn sử dụng rồi bấm OK.
Sau đó nhấn chọn Detect để chương trình tiến hành nhận diện PLC.

Hình 2.24: Chọn tìm loại PLC
Cửa sổ Hardware detection xuất hiện, trong đó hiển thị được loại PLC do
chương trình tự động dò tìm mà ta kết nối qua cổng LAN. Tiếp theo ta nhấn Detect để
bắt đầu nhận diện.
Hình 2.25: Chọn giao diện kết nối với PLC

Sau khi quá trình Start search hoàn tất, cửa sổ sẽ hiện loại PLC và IP Address
của PLC để chúng ta cấuHình. Sau đó nhấn Detect để hoàn tất quá trình nhận diện
PLC.
Hình 2.26: Phát hiện loại PLC kết nối
Sau đó, loại PLC sẽ được hiển thị để ta làm việc.
Hình 2.27: Kết nối với PLC thành công

+ Trường hợp 2: Khi đã biết chính xác loại PLC sử dụng thì cần trỏ chọn đúng
loại và mã PLC, cách làm như sau:
Vào Add new device Controllers Chọn đúng loại CPU PLC cần kết nối.
Hình 2.28: Chọn loại PLC muốn kết nối
- Bước 5: Đặt địa chỉ cho PLC
Tiến hành đặt địa chỉ IP đúng với địa chỉ IP đã được máy tính tự dò tìm ở bước 4.
Hình 2.29: Cài đặt IP cho PLC
- Bước 6: Sau khi quá trình kết nối với PLC hoàn tất. Tiến hành viết chương
trình điều khiển cho ứng dụng
Vào Program blocks / Main (OB1) Compile kiểm tra lỗi.

Hình 2.30: Giao diện viết chương trình điều khiển
- Bước 7: Sau khi Compile lỗi hoàn tất, tiến hành đổ chương trình xuống CPU
Hình 2.31: Dowload chương trình xuống PLC
Chọn cấuHình Type of the PG/PC interface và PG/PC interface nhưHình dưới
sau đó nhấn chọn Load

Hình 2.32: Chọn kết nối
Chọn Start all như hình vẽ và nhấn Finish
Hình 2.33: Kết thúc giao diện dowload

- Bước 8: Giám sát và thực hiện chương trình
Để giám sát chương trình trên mànHình soạn thảo kích chọn Monitor (biểu
tượng cặp mắt kiếng) trên thanhcông cụ (hoặc nhấn tổ hợp phím Ctrl + T từ bàn phím).
Sau khi chọn monitor chương trình soạn thảo xuất hiện như sau:
Hình 2.34: Giao diện giám sát chương
trình 2.3.4 Các tập lệnh cơ bản trong TIA Portal
• Công tắc và cuộn coil
Ký hiệu Tham số Kiểu dữ liệu Miêu tả
Công tắc
Công tắc thường đóng hay thường
hở. Các vùng nhớ có thể sử dụng là
IN BOOL I, Q, M, D.
Để có thể đọc ngay lập tức ngõ vào
có thể sử dụng ngõ vào vật lý thay
vì biến quá trình.
Lệnh logic NOT
IN/OUT BOOL Đảo trạng thái ngõ vào/ ra.
Cuộc coil
OUT BOOL Kết quả ngõ ra là kết quả xử lý của
phép toán logic.
OUT BOOL Đảo kết quả ngõ ra của phép toán
logic.

• Lệnh Set và Reset
Ký hiệu Tham số Kiểu dữ Miêu tả
liệu
Lệnh Set và Reset 1 bit
OUT BOOL Khi lệnh Set được tác động thì địa chỉ ngõ
ra sẽ được đặt lên 1.
OUT BOOL Khi lệnh Reset được tác động thì địa chỉ
ngõ ra sẽ trở về 0.
Lệnh Set và Reset nhiều bit
OUT BOOL Giá trị của các bit có địa chỉ đầu tiên là
OUTsẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này
bằng 1. Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thìcác
bit này vẫn giữ nguyên trạng thái.
Trong đó số bit là giá trị của n
Toán hạng OUT: Q, M, L, D
n : là hằng số
OUT BOOL Giá trị của các bit có địa chỉ đầu tiên là
OUT sẽ bằng 0 khi đầu vào của lệnh này
bằng 1. Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thìcác
bit này vẫn giữ nguyên trạng thái.
Trong đó số bit là giá trị của n
Toán hạng OUT: Q, M, L, D
n : là hằng số
Lệnh SR và RS Fliplop
S1, R BOOL Mạch chốt RS ưu tiên Set.
OUT
R, S1 BOOL Mạch chốt SR ưu tiên Reset.
OUT
•

Luận Văn Group hỗ trợ viết luận văn thạc sĩ,chuyên đề,khóa luận tốt nghiệp, báo cáo thực tập,
Assignment, Essay
• Lệnh nhận biết xung cạnh lên P và xung cạnh xuống N
Ký hiệu Tham số Kiểu dữ liệu Miêu tả
Nhận biết xung cạnh lên và cạnh xuống
IN BOOL Phát hiện sự thay đổi trạng thái của 1 tín
hiệu“IN” từ 0 lên 1
Thay đổi trạng thái tín hiệu phía trước
khôngảnhhưởng đến “IN”
Trạng thái của tín hiệu IN được lưu lại
vào“M_BIT”
Độ rộng của xung này bằng thời gian của
một chu kì quét
IN BOOL Phát hiện sự thay đổi trạng thái của 1 tín
hiệu“IN” từ 1 xuống 0
Thay đổi trạng thái tín hiệu phía trước
khôngảnh hưởng đến “IN”
Trạng thái của tín hiệu IN được lưu lại
vào“M_BIT”
Độ rộng của xung này bằng thời gian của
một chu kì quét.
OUT BOOL Nếu có sự thay đổi tại RLO từ 0->1 thì
biến nhớOUT sẽ được set lên 1 cho 1 chu
kỳ chươngtrình các trường hợp còn lại
OUT đều bằng0,M_BIT lưu lại trạng thái
của OUT.
OUT BOOL Nếu có sự thay đổi tại RLO từ 1->0 thì
biến nhớOUT sẽ được set lên 1 cho 1 chu
kỳ chươngtrình các trường hợp còn lại
OUT đều bằng 0,M_BIT lưu lại trạng thái
của OUT.
Lệnh P_TRIG và N_TRIG
BOOL Khi ngõ vào clk có sự thay đổi trạng thái
logictừ 0->1 sẽ phát ra 1 xung đồng thời
trạng tháicủa tín hiệu lúc này sẽ được lưu
lại vào“M_BIT”.
BOOL Khi ngõ vào clk có sự thay đổi trạng thái
logictừ 1->0 sẽ phát ra 1 xung đồng thời
trạngtháicủa tín hiệu lúc này sẽ được lưu
lại vào“M_BIT“.

Assignment, Essay

Assignment, Essay
• Lệnh Timer
Sử dụng lệnh Timer để tạo 1 chương trình trễ định thời. Số lượng của Timer
phụ thuộc vào người sủ dụng và số lượng vùng nhớ của CPU. Mỗi timer sử dụng 16
byte “IEC_Timer” dữ liệu kiểu cấu trúc DB. STEP 7 tự động tạo khối DB khi lấy khối
Timer.Kích thước và tầm của kiểu dữ liệu Time 32bit, lưu trữ là dữ liệu Dint.
Tham số Kiểu dữ liệu Miêu tả
IN BOOL Ngõ vào cho phép Timer hoạt động.
R BOOL Reset Timer
PT TIME Thời gian đặt trước
Q BOOL Ngõ ra được thiết lập khi thời gian PT hết
ET TIME Thời gian thực hiện
• Timer TP – Timer tạo xung
Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng xung đặt trước. Thay đổi PT, IN
không ảnh hưởng khi timer đang chạy.
Khi đầu vào IN được tác động vào Timer sẽ tạo ra 1 xung có độ rộng bằng thời
gian đặt PT.

Assignment, Essay

• Timer TON – Timer trễ sườn lên
Khi ngõ vào IN được tác động và duy trì trạng thái liên tục với thời gian hơn
thời gian đặt thì ngõ ra Q sẽ chuyển lên mức 1. Khi ngõ vào ngừng tác động thì Reset
và dừng hoạt động Timer.
Thay đổi PT khi Timer đang chạy không ảnh hưởng tới Timer.
• Timer TOF – Timer trễ sườn xuống
Khi ngõ vào tác động thì Timer sẽ tác động và tiếp điểm thường hở của Timer
sẽ chuyển trạng thái lên 1. Khi ngõ vào ngừng tác động thì sau khoảng thời gian PT thì
Timer sẽ ngừng tác động.

Assignment, Essay
• COUNTER
Lệnh được dùng để điếm các sự kiện ở ngoài hay các sự kiện quá trình ở trong
PLC. Mỗi Counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu – DB – để làm dữ liệu của
Counter. STEP 7 tự động tạo DB khi lấy lệnh.
Tham số Kiểu dữ liệu Miêu tả
CU, CD BOOL Đếm lên hay đếm xuống
R BOOL Reset giá trị đếm về 0
LOAD (CTD, CTUD) BOOL Load giá trị đặt trước
PV
SInt, Int, DInt, ÚInt,
Giá trị đếm đặt trước
UInt, UDInt
Q, QU BOOL Mức 1 nếu CV >= PV
QD BOOL Mức 1 nếu CV <= 0
CV
SInt, Int, DInt, ÚInt,
Giá trị đếm hiện hành
UInt, UDInt
Mô tả:
Tham số Miêu tả
COUNTER đếm lên – CTU
Giá trị bộ đếm CV tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào CU
chuyển từ 01.
Ngõ raQ tác động lên 1 khi CV>=PV. Nếu trạng thái R (Reset)
được tác động thì giá trị hiện tại bộ đếm (CV) và ngõ ra Q
được trả về 0.

Assignment, Essay

Vd:
Giá trị bộ đếm CV tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào I0.0 chuyển từ 01.
Ngõ raQ0.0 tác động lên 1 khi CV>=PV. Nếu trạng thái R (Reset) được tác động
thì giá trị hiện tại bộ đếm (CV) và ngõ ra Q0.0 được trả về 0.
COUNTER đếm xuống – CTD
Giá trị bộ đếm CV được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào CD
chuyển từ 01.
Ngõra Q tác động lên 1 khi CV<=0. Nếu trạng thái Load
được tác động thì CV = PV.
Vd:
Giá trị bộ đếm CV được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào I0.0 chuyển từ 01.
Ngõra Q0.0 tác động lên 1 khi CV<=0. Nếu trạng thái Load I0.1 được tác động thì
CV = PV.
COUNTER đếm lên xuống – CTUD

Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào
CU chuyển từ 0->1.
Giá trị bộ đếm CV được giảm xuống 1 khi tín hiệu ngõ vào
CD chuyển từ 0->1.
Ngõ ra QU được tác động lên 1 khi CV>=PV.
Ngõ raQD được tác động lên 1 khi CV<=0.
Nếu trạng thái Load được tác động thì CV =PV.
Nếu trạng thái R (Reset) được tácđộng thì bộ đếm CV = 0.
Vd:
Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào I0.0 chuyển từ 01.
Giá trị bộ đếm CV được giảm xuống 1 khi tín hiệu ngõ vào I0.1 chuyển từ 01.
Ngõ ra Q0.0 được tác động lên 1 khi CV>=PV.
Ngõ ra Q0.1 được tác động lên 1 khi CV<=0.
Nếu trạng thái Load I0.3 được tác động thì CV =PV.
Nếu trạng thái R (Reset) I0.2 được tác động thì bộ đếm CV = 0.

HỆ THỐNG NHÀ KHO
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KHO HÀNG VÀ SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU
KHIỂN HỆ THỐNG NHÀ KHO
3.1 Cấu trúc kho.
3.1.1 Yêu cầu:
Kho hàng chứa được thiết kế khoảng 432 pallet (mỗi pallet chịu tải tối đa 500kg)
Số lần lắp đặt trong ngày: đảm bảo khả năng cho kế hoạch sản xuất dưới đây
Giải quyết được những vấn đề sau:
• Kích thước khung phải đảm bảo: khả năng chịu tải, khả năng chứa, đủ rộng để
việc lưu và xuất kho một cách dễ dàng.
• Bố trí chi tiết trên từng ô đảm bảo lưu lượng kho
• Xác định số thanh ray trượt
• Bố trí hệ thống băng tải và hệ thống trạm P&D
• Bố trí vị trí hệ thống người vận hành, giam sát toàn nhà kho
Hình 3.1: Hình ảnh tổng quan của hệ thống kho hàng dung phần mềm Fatory IO
3.1.2 Thiết kế kho.
Kho hàng được thế kế có 4 khối hàng tương ứng với 4 Robot làm việc. Với
mỗi con Robot thì làm việc với 2 dãy hàng để tận dụng triệt để các vị trí.
Một khối hàng bao gồm có hệ thống băng tải đưa hàng vào, robot di chuyển gói
hàng, hệ thống dàn kệ chứa hàng. Mỗi dãy có 6 tầng, mỗi tầng gồm có 9 kệ, tương
ứng với mỗi dãy là 54 vị trí lưu kho.

Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc kho của một Robot AS/RS
• Hệ thống bao gồm 4 khối hàng được thiết kế sát nhau.
Hình 3.3: Sơ đồ cấu trúc kho của một Robot AS/RS
3.2 Mã hóa cấu trúc kho
Để có thể quản lý kho dễ dàng hơn và chính xác, ta số hóa vị trí ô chứa trong
kho. Sau đây là quy tắc mã hóa:
• Cấu trúc của kho được định nghĩa chuẩn dưới dạng
sau: o Mã 893 là mã hàng hóa ở Việt Nam

o Tối đa có 4 dãy Robot trong một kho được mã hóa theo thứ tự từ trái
sang phải như sau:
o Để nhập xuất thì ta mã hóa cho Robot với:
Mã nhập được gán là: 2
Mã xuất được gán là: 3
o Robot 1 được gán giá trị là 6
o Tối đa có 2 hàng kệ trong một Robot:
o Hàng 1 được gán là: 4 ( bên trái )
o Hàng 2 được gán là: 5 ( bên phải )
o Tối đa có 54 ô kệ trên một hàng được gán mặc định từ vị trí 01 đến 54, vị trí
56 là nơi Robot bắt đầu nhận hàng để nhập kho hoặc trả hàng để xuất kho
o Như vậy khi người dùng quét Barcode để nhập hoặc xuất hàng thì sẽ ra một
đoạn mã như sau:
Hình 3.4: Mã vạch điển hình
Với đoạn mã này, hệ thống sẽ cho ta biết được vị trí pallet nằm ở ô
kệ nào.
893: Mã hàng Việt Nam
2: là đnag trong quá trình nhập hàng
6: hàng sẽ vào dãy Robot 1
4: Pallet sẽ được cất bên trái ( hàng 1 ) của dãy robot 1
1: vị trí ô kệ sẽ cất pallet vào đó.
3.3 Giám sát hệ thống qua màn hình WinCC V7.4.
3.2.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu.
Để có thể sử dụng phần mềm nhập kho hoặc xuất kho ta cần phải đăng nhập
vào hệ thống trên WinCC 7.4 bao gồm các phần như sau:

• Username
• Password
Hình 3.5: Đăng nhập vào hệ thống của kho hàng
• Nếu người dùng đăng nhập sai hệ thống sẽ báo lỗi và bắt người dùng nhập lại.
Hình 3.6: Hệ thống phát cảnh báo khi người dùng đăng nhập vào hệ thống sai.

• Chỉ tới khi người dùng nhập đúng thì hệ thống mở cho phép quét Baracode
để nhập hàng hoặc xuất hàng hóa trong kho.
Hình 3.7: Hệ thống mở ra màn hình làm việc khi người dùng đăng nhập đúng.
3.2.2 Chi tiết lưu trong kho:
Chi tiết chứa đựng được các thông tin như :
• Thông tin về sản phẩm
• Thông tin nhà cung cấp
• Trình trạng kho
• Thông tin vị trí kho của gói hàng
3.2.3 Chi tiết vị trí lưu :
Vì ta đã số hóa vị trí lưu kho như trên nên thông tin từ gói hnày cho ta biết được:
• Vị trí dãy
• Vị trí hàng
• Vị trí ô chứa
3.2.4 Chi tiết về nhà cung cấp :
Thông tin từ nhà cung cấp đảm bảo cho khả năng liên hệ nhanh chóng bằng nhiều
cách. Do đó thông tin phải bao gồm:
• Tên nhà cung cấp
• Địa chỉ
• Số điện thoại
• E-mail
• Số Fax

3.2.5 Chi tiết về thống tin sản phẩm
• Tên sản phẩm
• Lô sản xuất
• Ngày sản xuất
• Ngày hết hạn
• Loại hàng
• Khối lượng
• Quy cách đóng gói
3.3 Lưu đồ thuật toán điều khiển của hệ thống nhà kho.
3.3.1 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống
INPUT
Scan Barcode
KHỐI
Giám sát qua
WINCC
Bộ Điều khiển
CPU S7-1200
OUTPUT
Factory IO
KHỐI
Cấp Nguồn

3.3.2 Lưu đồ thuật toán điều khiển của Robot nhập hàng
Start
Quét Barcode
Mã nhập xuất =2
Kệ hàng = 6
Bên hàng = 4
Kệ hàng = 6
Bên hàng = 5
Kệ hàng = 7
Bên hàng = 4
Kệ hàng = 7
Bên hàng = 5
Kệ hàng = 8
Bên hàng = 4
Kệ hàng = 8
Bên hàng = 5
Nhập hàng =1
Dãy A = 1
Bên trái = 1
Robot = x
Nhập hàng =1
Dãy A = 1
Bên phải= 1
Robot = x
Nhập hàng =1
Dãy B = 1
Bên trái = 1
Robot = x
Nhập hàng =1
Dãy B = 1
Bên phải = 1
Robot = x
Nhập hàng =1
Dãy C = 1
Bên trái = 1
Robot = x
Nhập hàng =1
Dãy C = 1
Bên phải = 1
Robot = x

Kệ hàng = 9
Bên hàng = 4
Kệ hàng = 9
Bên hàng = 5
Kết thúc
Nhập hàng =1
Dãy D = 1
Bên trái = 1
Robot = x
Nhập hàng =1
Dãy D = 1
Bên phải = 1
Robot = x

3.3.3 Lưu đồ thuật toán điều khiển của Robot xuất hàng
Start
Quét Barcode
Kệ hàng = 6
Bên hàng = 4
Kệ hàng = 6
Bên hàng = 5
Kệ hàng = 7
Bên hàng = 4
Kệ hàng = 7
Bên hàng = 5
Kệ hàng = 8
Bên hàng = 4
Kệ hàng = 8
Bên hàng = 5
Xuất hàng =1
Dãy A = 1
Bên trái = 1
Robot = x
Xuất hàng =1
Dãy A = 1
Bên phải= 1
Robot = x
Xuất hàng =1
Dãy B = 1
Bên trái = 1
Robot = x
Xuất hàng =1
Dãy B = 1
Bên phải = 1
Robot = x
Xuất hàng =1
Dãy C = 1
Bên trái = 1
Robot = x
Xuất hàng =1
Dãy C = 1
Bên phải = 1
Robot = x

Kệ hàng = 9
Bên hàng = 4
Kệ hàng = 9
Bên hàng = 5
Kết thúc
Xuất hàng =1
Dãy D = 1
Bên trái = 1
Robot = x
Xuất hàng =1
Dãy D = 1
Bên phải = 1
Robot = x

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Vì đề tài quá lớn về mặt cơ khí cũng như điều khiển nên em chỉ có thể mô
phỏng trên Factory IO, do đó cũng có những bất cập trong quá trình để tài được thực
hiện như là: phần mềm chỉ cho sử dụng miễn phí 30 ngày, mô hình ảo nhưng không có
barcode ảo nên phải sử dụng barcode thực tế, khi đó kết hợp 2 vấn đề này lại rất khó
khăn về mặt điều khiển một hệ thống.
Đề tài là dữ liệu cần thiết về hệ thống, sơ sở dữ liệu SCADA, thông tin cơ bản
về một thiết kế AS/RS để người sử dụng có thể nắm bắt được phần nào kiến thức và
hình dung được mô hình “ Hệ thống lưu trữ và xuất kho hàng tự động AS/RS “ hiện
đại và được áp dụng rộng rãi trên thế giới hiện nay.
“ Hệ thống lưu trữ và xuất kho hàng tự động AS/RS “ là một đề tài có thể được
phát triển lên nhiều chức năng hơn, giúp tiếp kiệm được chi phí nhân công lao động và
tăng năng suất hiệu quả làm việc một cách nhanh và chính xác nhất, để ngày càng đưa
đất nước lên công nghiệp hóa hiện đại hóa.
Hiện nay nhu cầu lưu hàng hóa ở kho tại các hải quan ngày một tăng cao, lượng
sản phẩm mới ra mắt ngày càng nhiều, kết hợp việc lợi ích đề tài này mang lại là giải
pháp tiết kiệm diện tích mà lưu trữ được lượng hàng lớn là những yếu tố và đặc điểm
để gúp đề này này được nhân rộng và phát triển mạnh mẽ ở các công ty cơ khí sản
xuất, điện tử và các công ty thực phẩm.
Hướng phát triển của đề tài là nên sử dụng kho hàng lưu trữ tự động này kết
hợp với các quy trình sản xuất để có thể có được một nhà máy khép kín cùng với phát
triển tính năng bảo mật dữ liệu trên Database giúp kiểm soát hàng háo chặt chẽ và
chính xác.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Next-Gen PLC Training Software with FACTORY
I/O https://factoryio.com/
Page Industry Support Siemens
https://support.industry.siemens.com/

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG ASRS

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG ASRS

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG ASRS

Similar to ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG ASRS (20)

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn (20)

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG ASRS